水泥生產工藝的節能技術分析

(青海鹽湖海納化工有限公司， 青海 西寧 810003)

水泥生產工藝的節能技術分析

包良珠

(青海鹽湖海納化工有限公司， 青海 西寧 810003)

科學經濟的飛速發展，促使我國城市化建設的步伐加快，建筑行業得到的很好的發展，同時帶動了相關產業的進一步發展，其中水泥生產行業的發展勢頭比較強勁。隨著新時代對環境的要求，水泥生產行業也在節能技術方面進行了研究和改進。

水泥生產；工藝流程；節能技術

0 引言

水泥行業的能源消耗以電力和煤炭為主，占水泥生產直接成本的2/3以上，我國水泥工業主要以燃煤為主?；剞D窯大部分使用煙煤，立窯使用無煙煤，對燃煤的質量有一定的性能指標要求。近年來隨著技術進步，低揮發分煤和無煙煤均可用于回轉窯水泥熟料煅燒生產。在節能環保政策的推動下，各種廢棄物替代燃料正悄然興起。

1 水泥生產的工藝流程

目前水泥熟料粉磨工藝技術大致有3種方案，第一種方案是球磨機開路粉磨系統，主要的粉磨設備是球磨機，它將硬度不同的水泥熟料等混合物料同時送入球磨機內進行粉磨，物料通過球磨機后即為成品，這種方式的優點是流程簡單、投資少，缺點是容易產生過粉磨現象。

第二種方案是球磨機閉路粉磨系統，閉路粉磨是指水泥熟料經過球磨機排出的水泥粉體先被送到選粉機后，將磨好的水泥分為成品和粗粉，粗粉被送回磨機再粉磨。這種方法的優點是減少了過粉磨現象、提高了產量、降低了電耗、且產品容易控制，缺點是系統設備的投資大、操作系統復雜。

第三種方案是采用輥壓機的預粉磨系統，先采用輥壓機將水泥熟料粉磨以減少物料的粒度，同時還能夠使物料的巖相結構受到破壞，從而提高物料的易磨性，然后將預粉磨完成的物料送進球磨機進行粉磨，這種方案與傳統方案相比具有粉磨效率高、能耗低等優點，有利于磨機增產節能。半終粉磨是一種典型的預粉磨系統，它主要包括水泥調配站、輥壓機、選粉機和球磨機等幾部分組成。在水泥調配站中根據不同的水泥型號以及熟料的成分調節熟料、石膏和輔助原料的喂料的比例，通過給料機的皮帶秤配料稱重，配制好的原料經過提升機提升至輥壓料倉，通過定量喂料機將料倉中的料送至輥壓機進行預粉磨處理，進而節省物料在球磨機中的粉磨時間，提高粉磨的質量。

2 水泥生產工藝的節能技術

2.1 變頻調速技術

2.1.1 變頻調速技術

用于電機拖動系統電機拖動系統是回轉窯主傳動的動力源，回轉窯的工作特點是要求電機系統具有高的起動轉矩，調速穩定平滑。80年代，隨著大容量晶體管技術的發展，直流電機調速系統在回轉窯上的應用增多。但由于回轉窯的高熱輻射，工作在附近的直流電機存在碳刷和整流子頭損壞快、低速運行不穩定、耗電量大問題。將變頻調速技術應用于回轉窯電機拖動系統組成交流調速拖動系統，可完全代替直流調速系統，具有良好的節能效果。交流調速拖動系統由變頻器和交流電動機組成。變頻器即無源逆變裝置，它將工頻交流電變換為所需頻率的交流電，供負載用。系統采用 PLC可編程控制器控制變頻器，變頻器驅動交流電動機，完成對回轉窯的拖動任務，包括實現回轉窯的雙機拖動變頻調速和同步控制，既滿足了回轉窯起動轉矩高的要求，又便于窯運行過程中的調速操作，調速過程平滑穩定，節能效果明顯。此外，該技術可用于所有的回轉窯主傳動系統，具有良好的通用性。

2.1.2 變頻調速技術用于喂料系統

傳統的回轉窯喂料系統采用勺式喂料機，計量精度差，控制復雜。將變頻技術用于喂料系統現了回轉窯給料量的自動控制，可達到節能降耗、提高窯運轉率及熟料質量的目的。具體來說，是利用原有料漿泵和電機，通過電磁流量計的反饋信號對料漿泵實行變頻調速，泵的轉速與窯速同步，無回漿，從而實現喂料自動控制。

2.2 預粉磨技術

預粉磨是指在球磨前增設一臺料床粉磨設備，使原來球磨系統可以大幅度增產節能的措施。料床粉磨是區別于單顆粒破碎而言的，典型的料床粉磨設備有輥式磨、輥壓機和筒輥磨。這三種料床粉磨設備均可用于預粉磨，但輥壓機用得較多。輥壓機預粉磨是區別于終粉磨以外的總稱，實際上可分為循環預粉磨、混合粉磨、部分終粉磨和聯合粉磨等流程。常用的流程是循環預粉磨和聯合粉磨。在預粉磨技術中，循環預粉磨流程簡單，但節電效果顯著，單耗能降低7%～11%；聯合粉磨流程較復雜，對于水泥磨可降低系統電耗約11%～19%。

2.3 排氣系統采用熱管技術

熱管是根據傳熱技術需要而發展起來的一種高效傳熱元件，上世紀 70 年代開始用于節能工程。熱管的類型較多，為節省投資，目前國內多用的是重力型熱管。這種熱管是一種密封、潔凈，抽成真空的金屬管，在其內部充填一定量的工作介質，介質可以是純水、丙酮、乙醇或有機化合物以及無機物鉀、鈉等堿金屬，適用范圍從-200 ℃～ 2000 ℃ 不等。當下部高溫熱源將熱量經管殼傳入管腔，加熱管腔下端的液態工質，使之迅速蒸發并上升到熱管上端，由于上部殼外低溫冷源的吸熱作用，蒸汽冷凝成液滴并放出汽化潛熱。液滴依靠本身的重力沿管壁回流至下部，再次受熱汽化。此過程不斷循環，且速度極快，可完成熱回收的任務。

2.4 燃燒技術的改進

2.4.1 新型雙風道燃燒器

這里介紹的是 KBN 系列新型雙風道煤粉燃燒器。該燃燒器除具有普通多風道燃燒器的優點外，其主要特點是可以消除燃燒帶局部高溫現象，使火焰溫度分布更為合理，有利于窯的長周期運轉。與多風道燃燒器相比，其主要優點有：取消了內風道，采用可調式旋流器，使外風道旋流強度可根據窯內工況合理調整；由于環形射流厚度增加到三風道燃燒器的 2 倍，可延緩煤粉和二次風混合速率，降低火焰峰值溫度，有效地延長燒成帶耐火磚壽命；取消了傳統多風道燃燒器的內風和外風調節閥門，簡化了系統，并可節省一次風機電耗約30%；火焰形狀通過傳動箱手輪調節，由位于齒輪箱上的指示儀指示，火焰控制簡單、精確；在煤粉螺旋喂料器下安裝螺旋泵，風機通過螺旋泵將煤粉送至雙風道燃燒器，外風由高壓離心風機供風。

2.4.2 煤粉噴騰燃燒技術

由清華大學與深圳市某水泥廠共同開發的煤粉噴騰燃燒技術， 通過對煤粉燃燒器改進，強化了風煤混合，改善了煤粉的燃燒狀況，使煤粉燃燒充分，提高了火焰溫度，使白煤與煙煤混合成的綜合煤和劣質煤的燃燒效果大為改善。煤粉噴騰燃燒技術實現了一次風量降低和二次風量增大，使煤粉燃燒更為充分，防止一次風過大，避免煤粉落在窯的低溫區物料上，從而減少了煤粉的機械不完全燃燒熱損失。同時，由于煤粉能在充足的氧氣區得以充分燃燒，也明顯降低了其化學不完全燃燒損失。

3 結語

新型現代立窯水泥生產工藝正是解決了當前企業發展面臨的相關問題，能夠在較小的投資情況下實現經濟效益的顯著提高，產品符合國家的相關要求。新型現代立窯水泥生產工藝將成為未來水泥生產工藝的主導力量，推動我國水泥制造水平進一步提升。

[1]趙計輝，王棟民，王雪先.現代水泥高效節能的粉磨技術[J]中國粉體技術，2013，4（19）：64-71.

[2]曾學敏.水泥行業節能形勢及粉磨技術選擇[J]中國水泥網信息中心，2014，（5）：50-52.

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